时空光学涡旋：描述原理与基本性质
光学
2024-11-12 v6
摘要
本汇编总结了时空光学涡旋（STOV）结构和性质的主要物理基础。STOV描述和表征的通用方法基于标量近轴高斯波包模型。在此基础上，任意阶的STOV结构被视为时空厄米-高斯模式的叠加。这种方法能够以显式且物理透明的方式系统地表征STOV的主要性质。具体而言，我们分析了STOV的振幅和相位分布、它们在自由传播和光学系统中的演化、内部能量流以及轨道角动量。讨论并定性解释了STOV拓扑决定的内在不对称性以及“能量中心”与“概率中心”之间的差异[Phys. Rev. A 107, L031501 (2023)]。概述了STOV的产生和诊断方法，并简要描述了非高斯（贝塞尔型）STOV的主要性质。最后，考虑了全文所采用的标量高斯模型的局限性，并展望了可能的推广。整个介绍可作为STOV相关概念及其非凡性质的初步入门。
引用
@article{arxiv.2403.01751,
title = {Spatio-temporal optical vortices: principles of description and basic properties},
author = {Aleksandr Bekshaev},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.01751},
year = {2024}
}
备注
34 pages, 9 figures. Initially, this was prepared as a sort of "auto-tutorial" for the author's personal use but, probably, may be interesting for other people. In the last version, the explicit formula of the Hermite-polynomial addition theorem and closed analytical expressions (64), (67) for the high-order STOV propagation are added